下一代新型超高效锥轮CVT

作者:本网编辑 文章来源:DTI公司 发布时间:2012-07-23
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图1 带有液力变矩器的传统CVT:行星轮前进/空挡/倒挡组件在从动锥轮处连接

荷兰DTI公司研发的下一代低成本、新型超高效锥轮CVT的效率可提高约10%,成本降低目标为15%~20%。这使得在激烈的变速器技术方案的角逐中,CVT与AT和DCT一样同样具有强大的竞争力。

传统液压锥轮CVT

当前这一代CVT无级变速器以其相当一致性的布置为特征,即(从输入到输出)液力变矩器、机械驱动泵、行星齿轮前进挡-空挡-倒挡组件、(绝大部分)带有推力钢带的锥轮变速机构(variator)、主传动和差速器(见图1)。这一成熟的拓扑结构在过去30年的CVT发展进程中得到了优化,现在的效率已经达到平均80%~85%,成本相当于5/6速前驱自动变速器(AT)。目前AT和CVT都面临着6/7速双离合变速器(DCT)和(前驱)8/9速AT的竞争:这些新的变速器效率很高且速比范围更大,这是CVT锥轮变速机构所不能达到的。

现在有一种新型CVT,它将一个较小的变速机构与一个两速的自动动力换挡(Powershift转矩保持换挡)组件相结合,速比范围达到7以上,但仍然低于竞争变速器在更高效率下实现8~10的速比范围。


图2 “新型超高效CVT”的部件布置

本文提出一个新的锥轮CVT结构,该结构使速比范围、效率和装配尺寸在一个更高的水平上达到平衡,因而可以将CVT带回到具有相当竞争力的变速器队伍中。

下一代液压锥轮CVT

与当前这一代CVT在20世纪80年代末开始起步时类似,这款“新型超高效CVT”(其部件布置见图2)的设计初衷是为了满足最大200 Nm的低转矩车型的需要。这一初始设定的主要原因是它不仅可实现效率上的大跨越,而且还能降低成本,这对于低转矩车型是至关重要的。DTI公司认为,在变速器市场引入这款“新型超高效CVT”所需要的所有验证应该在较低成本的细分车型中进行。


图3  动力起步模块:带有锁止离合器的行星轮制动装置,用于起步和1~2挡动力换挡

这款“新型超高效CVT”结合了超高效率的自动化手动变速器(AMT)技术和一个小速比范围的紧凑的CVT变速机构,如此可以发挥AMT和CVT的长处,舍弃他们的短处。在此之上,它还采用了DTI公司成熟的动力换挡AMT技术的一个变型。该动力换挡用来在到达CVT变速机构控制范围之前,实现相当于1~2挡的动力换挡。该动力换挡组件的速比范围为1.6,而紧凑的变速机构的速比范围设置在3.5~4.5。这样,总速比范围达到5.6~7.2之间,这对于低转矩细分车型来说已经足够宽了。对于较大转矩的车型,原来速比范围最高为6的变速机构可以与速比为1.6的动力换挡组件相结合,速比范围可达到10,更具竞争力。这款“新型超高效CVT”的功能概述如表所示。

在提高效率方面,最大的跨越是通过大幅降低油泵的负荷得以实现,这是由于该油泵既不需要提供很高的流量(用于液力变矩器起步),也不需要提供高压力(用于CVT锥轮夹紧)。与传统CVT不同,“新型超高效CVT”来自于起步装置的热量像在干式离合器里面一样被(不旋转)钢制压盘所吸收,用于锥轮的夹紧油压是通过一个开/关泵和蓄压器的结合而产生的,这也可在液压(执行机构)AMT中看到。起步性能和吸热能力与所有成熟的(自动化的)手动变速器传动系统相似甚至更好。“新型超高效CVT”平均泵油载荷从传统CVT的500 W减少到低于100 W。这个紧凑的变速机构(速比范围约为4)实现了更高的机械效率,因为锥轮的挠曲和打滑损失因紧凑和刚性变速机构设计而大幅减少。

DTI公司目前在为“新型超高效CVT”寻找合作伙伴并准备样机。据验证,其效率可提高约10%,成本降低目标在15%~20%之间。

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